Колектив авторів 3 страница

Значення будь якого члена переважного ряду, побудованого на основі арифметичної прогресії, може бути обчислено за формулою:

(2.3)

де перший член прогресії; - різниця прогресії; - порядковий номер члена ряду.

Наприклад, по існуючим стандартам (ГОСТ 5720, ГОСТ 7242, ГОСТ 8338 та інші) внутрішні діаметри підшипників кочення в інтервалі від 20 до 110 мм мають величини 20, 25, 30, 35, … 100, 105, 110 мм. Таким чином ряд внутрішніх діаметрів підшипників, у вказаному інтервалі, - арифметична прогресія з різницею мм.

Головною перевагою рядів, які побудовані на основі арифметичних прогресій, є їх простота, вони легко запам’ятовуються. Але значним недоліком таких рядів є відносна нерівномірність розподілу величин членів ряду на різних інтервалах. В арифметичних прогресіях відношення наступних членів до попередніх зменшується з ростом чисельних значень членів ряду. В прикладі з внутрішніми діаметрами підшипників для перших членів ряду , а для останніх - . Таким чином члени ряду розріджені в зоні малих величин та згущені в зоні великих величин.

Арифметичні прогресії також використовуються для побудови рядів параметрів: розмірів взуття, одягу; діаметрів різьби; розмірів болтів, сортового прокату та інших деталей, вузлів і виробів масового використання.

Параметри та параметричні ряди промислових товарів

Однією з основних задач стандартизації є оптимальне зменшення номенклатури виробів та чисельних значень їх параметрів. Для цього потрібно вирішити питання, пов’язані з розробкою стандартів: вибір та обґрунтування номенклатури параметрів, які характеризують властивості продукції; визначення діапазону коливання параметрів які стандартизуються; вибір градації параметричного ряду в заданому діапазоні.

Параметри виробів поділяють на головні (основні) та допоміжні. Головним параметром називають такий параметр, із числа основних, який найбільш повно характеризує виріб та залишається незмінним впродовж тривалого часу і може змінюватися тільки при розробці більш досконалих виробів аналогічного призначення.

Основні параметри – це характеристики, які визначають призначення продукції та умови її використання:

- розмірні параметри (місткість ємностей, посуду; розмір одягу та взуття; габарити – висота, довжина, ширина, площа, діаметр та інші);

- параметри ваги (особливо важливі для авіаційної та аерокосмічної галузі);

- параметри продуктивності обладнання, машин та приладів (швидкість руху транспортних засобів; висота підйому стріли баштових кранів; продуктивність насосів та інші);

- енергетичні параметри (робоча температура; потужність двигунів, трансформаторів та інші).

Допоміжні параметри залежать від різних удосконалень конструкції виробу, відрізняються нестабільністю і тому їх не рекомендують включати в стандарти.

Діапазон в якому змінюється головний (основний) параметр, що підлягає стандартизації, обмежується найбільшим та найменшим значеннями цього параметру. Наприклад, для асинхронних електродвигунів серій А2 та АО2 діапазон потужності встановлено від 0,4 до 125 кВт. Крайні значення параметрів визначають виходячи з потреб всіх галузей промисловості де застосовується виріб або повного задоволення потреб споживача.

Під градацією або побудовою параметричного ряду розуміють закономірність змін інтервалів між сусідніми членами ряду. Принцип побудови параметричного ряду відносять до основних факторів, які визначають техніко – економічну ефективність стандартів. Так, якщо за малих інтервалах між сусідніми значеннями параметрів, які стандартизуються (діаметрами болтів, потужністю двигунів та інше) спрощується підбір виробів по розрахунковим значенням, то одночасно зменшується і серійність виробів однакових типів та типорозмірів. Це призводить до ускладнення технологічної підготовки виробництва та підвищенню вартості виготовлення та експлуатації виробів.

Збільшення ж інтервалів призводить до того, що для виготовлення кінцевої продукції застосовуються вироби, які мають завищені параметри. Це призводить до підвищення вартості комплектуючих деталей, запасних частин, підвищення енергоємності при експлуатації і загалом вартості продукції. Тому, коли встановлюють градацію параметричного ряду, то виходять з того, що раціональний ряд повинен забезпечувати оптимальне співвідношення між витратами матеріалів і вартістю виробництва та експлуатації.

2.) Науково – технічні принципи стандартизації.

Стандартизація завжди повинна бути спрямована на вирішення важливих практичних задач та підтримувати науково – технічний прогрес. Для досягнення цієї мети стандартизацію проводять керуючись принципами: системності, переважності, прогресивності та оптимізації, функціональної взаємозамінності, взаємозв’язки різних стандартів, мінімальних витрат матеріалів на одиницю продукції, патентної чистоти створюваних стандартів, наукової обґрунтованості.

Принцип системності. Науково – технічний прогрес і підвищення якості продукції вимагають системного підходу до проведення стандартизації. Вона повинна охоплювати всі етапи розробки, проектування, виробництва та експлуатації (споживання) продукції, а також всі її складові - сировину, матеріали, напівфабрикати, комплектуючі вироби, деталі і складальні одиниці.

Дуже важливо, щоб стандартизація взаємно ув’язувала вимоги до якості всіх видів продукції, особливо в тих випадках, коли вони використовуються разом. На принципі системності базується комплексна та випереджуюча стандартизація, розробка та впровадження комплексних систем управління якістю продукції.

Принцип переважності. Стандарти встановлюють на продукцію, яка одночасно застосовується в багатьох галузях промисловості, сільського господарства, сфері послуг. Вони розповсюджуються на великі діапазони параметрів і тому при розробці стандартів застосовують принцип переважності, який забезпечує:

- обмеження різноманітності номенклатури параметрів та типорозмірів різних виробів одного функціонального призначення (метизів, лінійних розмірів та інше);

- розширення областей застосування або рівня взаємозамінності виробів;

- збільшення серійності та здешевлення продукції;

- розвиток спеціалізації та кооперації підприємств і галузей економіки країни.

Принцип прогресивності та оптимізації стандартів є суттю стандартизації. Нові стандарти повинні відповідати сучасним потребам науки, техніки і всього господарства країни в цілому. Від застосування нових стандартів повинна бути отримана максимально можлива економія всіх видів ресурсів при мінімальних витратах на їх розробку та впровадження в дію.

Впровадженню цього принципу допомагає випереджуюча та комплексна стандартизація.

Принцип функціональної взаємозамінності стандартних виробів забезпечує їх взаємозамінність по експлуатаційним показникам і тому є головним принципом проведення комплексної та випереджуючої стандартизації.

Принцип взаємної ув’язки різних стандартів. Без застосування цього принципу неможливо розробляти нові загально технічні та міжгалузеві стандарти, а також неможливий розвиток комплексної стандартизації.

Науково – дослідницький принцип. Розробка всіх видів стандартів повинна супроводжуватися проведенням науково – дослідницьких робіт.

Принцип мінімальних питомих витрат матеріалів. Вартість матеріалів в машинобудуванні складає від 40 до 80 відсотків вартості готової продукції. З урахуванням обсягів виробництва зниження витрат на матеріали лише на 1 відсоток дає значний економічний ефект, тому розробляючи стандарти необхідно вибирати раціональні конструкції деталей, використовувати нові методи розрахунків, нові конструктивні матеріали, застосовувати прогресивні технологічні процеси та інше.

Принцип патентної чистоти стандартів. Недопустимо використовувати при проектуванні та виготовленні нових машин, механізмів, приладів, виробів технологічні процеси, оригінальні конструкції, матеріали, методи вимірювань та випробувань, інші об’єкти, які запатентовані в інших державах і на використання яких не отримано ліцензії.

3.) Види та методи стандартизації

Методичними основами сучасної стандартизації продукції є: параметрична стандартизація, комплексна стандартизація, випереджуюча стандартизація та методи: класифікація, кодування, каталогізація; упорядкування об’єктів стандартизації; систематизація; селекція; симпліфікація; типізація; оптимізація; уніфікація, агрегатування і взаємозамінність.

а) Комплексна стандартизація.

Якість кінцевої продукції залежить від якості сировини, матеріалів, деталей, вузлів, комплектуючих виробів, технологічних процесів, методів та засобів контролю і випробувань продукції, організації та підготовки виробництва та багатьох інших факторів.

Стандартизацію можливо проводити двома методами: спираючись на досягнутий рівень якості продукції або виходячи з потрібних якісних характеристик кінцевої продукції.

В першому випадку стандартизацію кінцевої продукції проводять без урахування потреб конкретного споживача, а при її виготовленні використовують сировину, матеріали, комплектуючі вироби, випуск яких налагоджено та які мають конкретний рівень якості. Це пасивний метод стандартизації, але він зберігає своє значення для виробів масового виробництва, рівень якості яких на сучасному етапі задовольняє споживача (метизи, підшипники та інше).

В другому випадку якісні показники та стандарти на сировину, матеріали, комплектуючі вироби, нормативно – технологічні документи розробляють виходячи з вимог споживача до рівня якості кінцевої продукції. В цьому випадку стандартизація активно впливає на розвиток науки і техніки і загалом на розвиток економіки держави. Такий метод стандартизації називають комплексним.

Комплексна стандартизація продукції – це встановлення та застосування взаємопов’язаних за рівнем вимог до якості готових виробів, а також до необхідної для їх виготовлення сировини, матеріалів, комплектуючих, вузлів і всього комплексу процесів, які забезпечують створення і доведення продукції до споживача та її оптимальне використання.

Крім того, на якість кінцевої продукції впливає багато інших факторів пов’язаних з проектуванням, виготовленням та експлуатацією (споживанням), які також повинні враховуватися при комплексній стандартизації з урахуванням сучасного рівня розвитку науки, техніки та технологій.

Схему об’єктів комплексної стандартизації представлено на рис. 2.1.

Рисунок 2. 1 – Схема об’єктів комплексної стандартизації

До сучасних методів проведення комплексної стандартизації відноситься розробка програм стандартизації важливих видів продукції. Ці програми складаються зі взаємопов’язаних стандартів та технічних умов, які забезпечують комплексне розв’язання задач:

- вибір найбільш перспективного напрямку стандартизації;

- розробка випереджуючих стандартів на сировину, матеріали, напівфабрикати, комплектуючі вироби;

- стандартизація технологічних процесів, устаткування, обладнання, інструментів, методів і засобів контролю та випробування продукції, методів організації та підготовки виробництва;

- визначення обсягів і термінів виконання науково – дослідних робіт по стандартизації.

До виконання робіт з комплексної стандартизації залучається, як правило, велика кількість організацій з різних галузей народного господарства. Вона трудомістка але дає незрівнянно більший ефект порівняно з традиційною стандартизацією.

б) Випереджуюча стандартизація.

В залежності від впливу на розвиток народного господарства виділяють два види стандартизації:

- стандартизація, яка встановлює параметри вже існуючої продукції та фіксує досягнутий рівень розвитку техніки та технології виробництва;

- стандартизація, яка впливає на розвиток промисловості в потрібному напрямку.

В першому випадку стандарти містять показники, які має вже освоєна виробництвом продукція. Наприклад ГОСТ 1050 встановлює механічні характеристики вуглецевої якісної сталі: для СТ 08 - МПа; МПа і т.д. Цей стандарт зафіксував характеристики, які досягаються при сучасному рівні розвитку виробництва та існуючих технологіях. Такі стандарти потрібні але вони не несуть вимог до підвищення якості. Більш прогресивними є стандарти іншого виду – випереджуючі.

Випереджуюча стандартизація – встановлення підвищених норм та вимог до параметрів об’єктів стандартизації, які згідно з науковими прогнозами будуть оптимальними у майбутньому.

Випереджуючі стандарти виконуються у вигляді ступінчатих стандартів, які мають декілька ступенів та містять зростаючі вимоги до показників якості, а також терміни введення їх в дію. Термін введення нових вимог до параметрів об’єктів стандартизації визначають обґрунтовано, з урахуванням освоєння виробництва необхідної сировини, матеріалів, комплектуючих виробів та устаткування, а також розв’язання наукових, технічних, технологічних та інших задач, які при цьому виникають.

Таким чином, випереджуюча стандартизація стимулює діяльність промислових підприємств в напрямку підвищення технологічного рівня виготовленої продукції. Крім того, вона зменшує обсяг робіт по перегляду та перевиданню діючих стандартів, так як ступінчаті терміни введення в дію більш високих якісних показників подовжують термін дії розроблених стандартів.

Метод стандартизації – це прийом або сукупність прийомів, за допомогою яких здійснюються принципи та досягаються цілі стандартизації. До основних методів стандартизації відносяться: класифікація, селекція, симпліфікація, типізація, оптимізація, уніфікація, агрегатування, взаємозамінність.

Класифікація об’єктів стандартизації. Сутність класифікації полягає в тому, що множина об’єктів розподіляється на підмножини у відповідності з прийнятими методами та ознаками в залежності від схожості або відмінності. У результаті класифікації складається систематизований перелік класифікованих об’єктів, який дозволяє знаходити місце кожному об’єкту. Систематизований перелік об’єктів використовується для присвоєння кожному об’єкту певного умовного позначення та складання класифікаторів.

Селекція об’єктів стандартизації. Селекція - це діяльність, яка полягає в тому, що із попередньо класифікованих та систематизованих об’єктів стандартизації, на основі аналізу їх перспективності з точки зору майбутніх потреб, визначаються ті конкретні об’єкти, які рекомендуються до подальшого виробництва та застосування.

Симпліфікація об’єктів стандартизації. Симпліфікація - це діяльність, яка полягає в тому, що із попередньо класифікованих та систематизованих об’єктів стандартизації, на основі аналізу їх перспективності з точки зору майбутніх потреб, визначаються ті конкретні об’єкти, які не рекомендуються до подальшого виробництва та застосування. Об’єкти, які пройшли симпліфікацію, виключаються із процесу стандартизації як морально застарілі, що робить неможливим їх подальше виробництво та поставку на ринок. Як приклад симпліфікації можливо навести вилучення стандартів на різьби з прямокутним профілем різьби.

Типізація – це діяльність, яка полягає у знаходженні оптимальних за вибраним критерієм ефективності параметричних рядів (у тому числі рядів типорозмірів) сукупності однорідних об’єктів стандартизації, які попередньо пройшли селекцію за головними параметрами, спрямована на досягнення високого ступеня їх відповідності із головними параметрами потреб, які будуть задовольнятися цими об’єктами.

Оптимізація – це діяльність, яка полягає у знаходженні оптимальних значень головних параметрів, а також значень всіх інших показників якості та економічності однорідних об’єктів стандартизації, спрямована на досягнення високого ступеня упорядкованості та досягнення максимально можливої ефективності за вибраним критерієм у певній області.

Для оптимізації об’єктів стандартизації використовують спеціальні економіко-математичні методи, та моделі.

Уніфікація продукції.

Уніфікація (від латинського слова, яке означає об’єднання, приведення до єдиної форми або системи) – вибір оптимальної кількості різновидів продукції, процесів, послуг однакового призначення, а також значень їх параметрів та розмірів.

Уніфікацію здійснюють на основі аналізу та вивчення конструктивних варіантів і особливостей роботи виробів аналогічного призначення (редукторів, муфт, підшипників і т. д.). Шляхом співставлення різних варіантів створюють один або декілька типів однойменних виробів та встановлюють ряд їх розмірів, який повністю задовольняє запити промисловості та споживачів.

Якщо уніфікації підлягають вироби масового використання (метизи, електродвигуни, підшипники) то вона закінчується розробкою стандартів, а інколи – організацією спеціалізованого виробництва.

Залежно від масштабів проведення уніфікації і охоплення різних галузей економіки, розрізняють:

міжгалузеву – уніфікація виробів однокового або близького призначення, які використовуються двома або більше галузями промисловості;

галузеву - уніфікація виробів однакового або близького призначення, які використовуються в одній галузі промисловості;

заводську - уніфікація виробів в межах одного підприємства або об’єднання підприємств.

Залежно від методичних принципів здійснення, розрізняють:

внутрішньовидову (уніфікації підлягає сімейство однотипних виробів);

проектну або міжвидову (уніфікації підлягають вузли, агрегати, деталі різних за призначенням виробів).

Рівень або ступінь уніфікації кінцевої продукції характеризується насиченістю продукції уніфікованими, в тому числі стандартизованими деталями, вузлами, збірними одиницями.

Головним показником рівня уніфікації є коефіцієнт використання уніфікованих деталей:

, (2.4)

де - загальна кількість деталей у виробі, шт.;

- кількість оригінальних, розроблених вперше, деталей, шт.

Крім цього, в окремих випадках, використовуються й інші показники рівня уніфікації:

по числу уніфікованих деталей, шт.;

по вазі цих деталей, кг.;

по собівартості деталей, грн.;

по трудомісткості виготовлення деталей, час. та інші.

Результатами робіт з уніфікації є:

альбоми та атласи типових конструкцій деталей, вузлів, збірних одиниць;

стандарти типів, параметрів, розмірів.

Агрегатування.

Агрегатування – це метод створення нових машин, приладів, обладнання, виробів шляхом компоновки їх з окремих стандартних або уніфікованих вузлів, деталей і механізмів, які багаторазово використовуються при створенні різної продукції на підставі геометричної та функціональної взаємозамінності.

Таким чином, шляхом просторового сполучення стандартних, уніфікованих вузлів, деталей і механізмів на основі геометричної та функціональної взаємозамінності розширюється сфери та області застосування обладнання для створення нових машин, приладів, технологій або іншої продукції.

Агрегатування широко використовується у машинобудуванні, радіоелектроніці, меблевому виробництві, хімічній та нафтохімічній промисловості, будівництві житлових будинків та промислових споруд. В цих галузях, на сучасному етапі, переходять до виробництва техніки та інших виробів на базі модулів – укрупнених агрегатів. Модульний принцип широко використовується та є основним методом створення робото технічних комплексів і гнучких виробничих систем, ракето – космічної техніки, гнучких виробничих систем в машинобудуванні. У хімічній та нафтохімічній промисловості на одному й тому ж обладнанні, шляхом його компоновки, випускається різна продукція.

Взаємозамінність.

В широкому розумінні, взаємозамінність – це придатність одного виробу, процесу, послуги для використання замість іншого виробу, процесу, послуги з метою виконання одних і тих же функцій або задоволення одних і тих же потреб.

В більш вузькому розумінні, взаємозамінність – властивість незалежно виготовлених деталей займати своє місце в машині або в механізмі без додаткової механічної обробки при зборці, забезпечуючи при цьому здатність виконувати свої функції згідно з призначенням.

Забезпечити взаємозамінність деталей можливо, якщо розв’язати весь комплекс питань конструювання, технології виготовлення, контролю та експлуатації. Тому більш правильним буде таке розширене визначення поняття взаємозамінності.

Взаємозамінність – це принцип конструювання, виробництва, експлуатації та ремонту виробів, який забезпечує можливість зборки (або заміни при ремонті) незалежно виготовлених деталей, що утворюють сполучення у збірних одиницях і агрегатах при виконанні вимог, які встановлюються до точності геометричних, механічних, електричних та інших параметрів якості, за якими експлуатаційні показники роботи виробу повинні бути оптимальними та знаходитися в заданих межах.

Форма взаємозамінності, яка забезпечує не тільки можливість зборки або заміни при ремонті будь яких деталей і вузлів, але і їх оптимальні службові функції, називається функціональною взаємозамінністю. Досягти функціональної взаємозамінності можливо тільки у тому випадку, коли забезпечена взаємозамінність:

за геометричними параметрами (точність розмірів, форми, розташування поверхонь, шорсткості);

за кінематичними параметрами, які визначають закони руху деталей та вузлів машин;

за показниками фізико-механічних властивостей деталей, особливо їх поверхневого пласта.

Функціональна взаємозамінність в промисловості, особливо в галузі машинобудування, є головною і необхідною умовою сучасного масового і серійного виробництва, яке ґрунтується на спеціалізації і кооперації підприємств.

Без дотримання принципів взаємозамінності неможливо також використання багатьох предметів домашнього вжитку. Наприклад, дуже зручно коли будь яка електрична лампочка вкручується в патрон, гайки накручуються на будь який болт того ж типорозміру і таке інше.

Взаємозамінність зв’язує між собою та спрощує роботу конструктора і технолога. Наприклад, при масовому випуску спеціалізованими заводами типових деталей кріплення, підшипників, зубчатих коліс та ряду інших деталей і комплектуючих виробів, прискорюється процес конструювання та виготовлення нових машин. Якщо такі деталі або комплектуючі вироби задовольняють вимогам до проектуємої машини, то конструкторові не потрібно розробляти на них нову документацію, а заводу – виробнику немає потреби налагоджувати їх випуск.

Взаємозамінність допомагає конструкторові розробляти легкі та зручні за габаритами машини, розраховуючи на можливість заміни окремих деталей або збірних одиниць, після використання ними свого ресурсу, новими із запчастин. В цьому випадку термін експлуатації особливо навантажених деталей можливо визначити розрахунком і планувати їх заміну в процесі технічного обслуговування або ремонту.

На підприємствах – виробниках взаємозамінність спрощує процес зборки машин і інших виробів та забезпечує більш високі темпи роботи, вищу продуктивність праці та меншу собівартість продукції. В процесі експлуатації (використання за призначенням) у споживача спрощується ремонт і технічне обслуговування машин і технічних пристроїв.

Використання принципу взаємозамінності дозволяє в широких масштабах проводити спеціалізацію та кооперацію підприємств, що дає велику економію праці, сировини та коштів завдяки використанню більш продуктивного спеціалізованого обладнання, комплексної механізації та автоматизації виробничих процесів.

Взаємозамінність буває повна і не повна, зовнішня та внутрішня. Повна взаємозамінність дозволяє отримувати в процесі зборки потрібні показники якості без додаткових операцій. Не повна взаємозамінність допускає в процесі зборки операції пов’язані з підбором та регулюванням деяких деталей і вузлів.

Зовнішня взаємозамінність – це взаємозамінність вузлів та комплектуючих матеріалів, виробів та устаткування, а також розв’язання наукових, технічних та інших супроводжуючих задач.

1. Теоретична база сучасної стандартизації.

2. Науково – технічні принципи стандартизації.

3. Параметрична стандартизація. Випереджуюча, перспективна стандартизація та комплексна стандартизація.

4. Методи стандартизації: класифікація, селекція, симпліфікація, типізація, оптимізація, уніфікація, агрегатування, взаємозамінність.

Питання для перевірки знань студентів.

1. Що є теоретичної основою стандартизації?

2. Яка прогресія є основою для побудови рядів переважних чисел?

3. У чому полягає відмінність між рядами переважних чисел , , ?

4. Сфери застосування рядів переважних чисел , , .

5. Сутність параметричної стандартизації.

6. Сутність випереджуючої стандартизації.

7. Сутність перспективної стандартизації.

8. Сутність комплексної стандартизації.

9. Дайте визначення взаємозамінності.

10. Дайте визначення уніфікації.

11. Дайте визначення агрегатуванню.

12. У чому полягає різниця між селекцією та симпліфікацією?

Тема 4. Основи взаємозамінності

План

1. Загальні поняття про допуски та посадки.

2. Основні принципи побудови системи допусків та посадок.

3. Посадки в системі отвору та валу.

1.) Загальні поняття про допуски та посадки

Будь яка машина або прилад складається з окремих збірних одиниць (вузлів) і деталей, при цьому, всі деталі обов’язково або входять у склад збірних одиниць або певним чином з’єднуються з ними. Деталі, які повністю або частково входять одна в одну, утворюють з’єднання. Внутрішній (той, що охоплює) елемент деталі у з’єднанні має загальну назву «отвір», а зовнішній (той, що охоплюється) елемент деталі у з’єднанні має загальну назву «вал».

Назви «отвір» або «вал»доволі умовні, вони відноситься не тільки до циліндричних деталей але й до плоских з паралельними площинами. Наприклад, у з’єднанні шпонки 1 з валом 2 (рис. 3.1) - шпонка є «валом», а вал«отвором».

Рисунок 3.1. - З’єднання вал - шпонка